Das Buch führt den Leser Schritt für Schritt in die verschiedenen Techniken der Realzeit- und Parallel-Programmierung ein. Praktische Beispiele veranschaulichen u.a. die unterschiedlichen Konzepte von drei Realzeit-Sprachen (Ada, Modula-2, Pearl). Der Schwerpunkt liegt auf der abstrakten Modellierung der Abläufe in einem Realzeitsystem. Anhand der verschiedenen Programmiertechniken wird die Umsetzung des Modells in ein Realzeit-Programm beschrieben und dabei die Synchronisierung von parallelen Rechenprozessen besonders berücksichtigt.

Inhalt

Motivation und Zielsetzung.- 2. Grundlagen.- 2.1 Definition grundlegender Begriffe.- 2.2 Klassifizierung von Rechensystemen.- 2.3 Abstraktion und Information-Hiding.- 2.4 Interrupt-Verarbeitung in Prozeßrechnern.- 3. Realzeit-Programmierverfahren.- 3.1 Merkmale von Realzeitsystemen.- 3.2 Synchrone Programmierung.- 3.3 Asynchrone Programmierung.- 3.4 Gegenüberstellung der synchronen und asynchronen Programmierung.- 4. Realzeit-Programmiersprachen.- 4.1 Die Realzeit-Programmiersprache Modula-2.- 4.2 Die Realzeit-Programmiersprache Pearl.- 4.3 Die Realzeit-Programmiersprache Ada.- 5. Synchronisierung von Rechenprozessen.- 5.1 Problematik.- 5.2 Herleitung der elementaren Anforderungen für die Synchronisierung von Tasks.- 5.3 Herleitung der zeitlichen Zusammenhänge bei der Synchronisierung.- 5.4 Einfache Methoden zur Realisierung des wechselseitigen Ausschlusses.- 5.5 Praktische Regeln für die Realisierung von Synchronisierungen.- 6. Petri-Netze zur Modellierung von Synchronisierungen.- 6.1 Netze aus Bedingungen und Ereignissen.- 6.2 Netze aus Stellen und Transitionen.- 6.3 Aufbau und Verhalten von Petri-Netzen.- 6.4 Konflikt und Kontakt.- 6.5 Beispiel für Systementwurf mit Petri-Netzen.- 7. Semaphore.- 7.1 Die Entstehung von Semaphoren.- 7.2 Architektur von Semaphoren.- 7.3 Definition des Objekts Semaphore.- 7.4 Abbildung von Petri-Netzen auf Semaphoren.- 7.5 Beispiele.- 7.6 Anfordern mehrerer Betriebsmittel (Konjunktion).- 7.7 Anfordern eines Betriebsmittels aus mehreren (Disjunktion).- 7.8 Beurteilung der Eigenschaften von Semaphoren.- 7.9 Übungen.- 8. Monitor.- 8.1 Definition des Objektes Monitor.- 8.2 Ergänzung von Monitor mit Signal.- 8.3 Beispiele.- 8.4 Anfordern mehrerer Betriebsmittel (Konjunktion).- 8.5 Anfordern eines Betriebsmittelsaus mehreren (Disjunktion).- 8.6 Zusammenfassende Beurteilung des Monitor-Konzepts.- 8.7 Übungen.- 9. Rendezvous.- 9.1 Gründe für die Einführung des Rendezvous-Konzepts.- 9.2 Das einfache Rendezvous.- 9.3 Select-Anweisung.- 9.4 Guarded-Select-Anweisung.- 9.5 Anfordern mehrerer Betriebsmittel (Konjunktion).- 9.6 Anfordern eines Betriebsmittels aus mehreren (Disjunktion).- 9.7 Zusammenfassende Beurteilung von Rendezvous.- 9.8 Übungen.- 10. Typische Synchronisieraufgaben.- 10.1 Synchronisierung eines Betriebsmittels (Wechselseitiger Ausschluß).- 10.2 Synchronisierung eines n-fach vorhandenen Betriebsmittels.- 10.3 Einräumen eines Vorrangs an n-ter Stelle für eine Task bei der Zuteilung eines Betriebsmittels.- 10.4 Höchste Priorisierung der Betriebsmittel-Anforderung einer Task (Readers Writers Problem).- 10.5 Feste Reihenfolge der Tasks (Erzeuger-Verbraucher-Problem).- 10.6 Überholvorgänge (Bounded Buffer).- 11. Problemorientierte Modellierung der Software für Realzeitsysteme.- 11.1 Stellung des Software-Entwurfs im Entstehungsgang eines Prozeß-automatisierungssystems.- 11.2 Modularisierung des Automatisierungssystems als Grundlage des Software-Entwurfs.- 11.3 Festlegung der sequentiellen Vorgänge in einem Modul.- 11.4 Modellierung eines sequentiellen Vorgangs mit Hilfe von endlichen Automaten.- 11.5 Modellierung der Synchronisierungen zwischen Tasks mit Hilfe von Petri-Netzen und Rendezvous.- 11.6 Ein umfassendes Beispiel: Produktionsstraße.- Anhang 1: Begriffsdefinitionen laut DIN.- Anhang 2: Verwendete DIN-Vorschriften.